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Phase 114: FileIo trait 拡張 & メタデータ統一

目標

FsApi 側に揃った情報（exists / metadata / canonicalize）を、FileIo trait 経由で一貫して扱えるようにする。 FileHandleBox 内部の is_file/is_dir/size などをすべて FileIo::stat() の上に乗せる。 .hako 側 API（Phase 113 で公開したメソッド群）は変更しない（内部実装だけきれい化）。

FileIo trait 設計（FsApi との分離：stateless vs stateful）

FsApi (Ring0) - Stateless OS抽象

pub trait FsApi {
    fn exists(&self, path: &Path) -> bool;
    fn metadata(&self, path: &Path) -> Result<FsMetadata>;
    fn canonicalize(&self, path: &Path) -> Result<PathBuf>;
    fn read_to_string(&self, path: &Path) -> Result<String>;
    fn write_all(&self, path: &Path, data: &[u8]) -> Result<()>;
    fn append_all(&self, path: &Path, data: &[u8]) -> Result<()>;
}

• Role: OS ファイルシステムの直接抽象化
• State: なし（パス引数で毎回指定）
• Usage: Ring0Context 経由でアクセス

FileIo (Ring1) - Stateful ハンドル抽象

pub struct FileStat {
    pub is_file: bool,
    pub is_dir: bool,
    pub size: u64,
}

pub trait FileIo: Send + Sync {
    fn caps(&self) -> FileCaps;
    fn open(&self, path: &str) -> FileResult<()>;
    fn read(&self) -> FileResult<String>;
    fn write(&self, text: &str) -> FileResult<()>;
    fn close(&self) -> FileResult<()>;
    fn as_any(&self) -> &dyn std::any::Any;

    // Phase 114: Metadata operations
    fn exists(&self) -> bool;
    fn stat(&self) -> FileResult<FileStat>;
    fn canonicalize(&self) -> FileResult<String>;
}

• Role: 現在開いているファイルハンドルに対する操作
• State: あり（open() で path を内部保持）
• Usage: FileHandleBox 経由でアクセス

設計原則

1. FsApi = Stateless: パスを毎回引数で受け取る
2. FileIo = Stateful: open() で path を保持、以降は引数不要
3. 分離理由:
   • FsApi: OS レイヤーの直接操作（低レベル）
   • FileIo: ハンドルベースの高レベル API（.hako からアクセス）

Ring0FsFileIo/NoFsFileIo の実装詳細

Ring0FsFileIo (Default プロファイル)

pub struct Ring0FsFileIo {
    ring0: Arc<Ring0Context>,
    path: RwLock<Option<String>>,  // open() で設定
    mode: RwLock<Option<String>>,  // "r", "w", "a"
}

impl FileIo for Ring0FsFileIo {
    fn exists(&self) -> bool {
        // path が設定されていれば ring0.fs.exists() を呼ぶ
        // path が None なら false
    }

    fn stat(&self) -> FileResult<FileStat> {
        // path が設定されていれば ring0.fs.metadata() を呼ぶ
        // FileStat に変換して返す
    }

    fn canonicalize(&self) -> FileResult<String> {
        // path が設定されていれば ring0.fs.canonicalize() を呼ぶ
        // PathBuf を String に変換して返す
    }
}

NoFsFileIo (NoFs プロファイル)

pub struct NoFsFileIo;

impl FileIo for NoFsFileIo {
    fn exists(&self) -> bool {
        // NoFs プロファイルでは常に false
        false
    }

    fn stat(&self) -> FileResult<FileStat> {
        // Unsupported エラーを返す
        Err(FileError::Unsupported("..."))
    }

    fn canonicalize(&self) -> FileResult<String> {
        // Unsupported エラーを返す
        Err(FileError::Unsupported("..."))
    }
}

FileHandleBox の metadata_internal() 統一設計

Before Phase 114

// Ring0FsFileIo.metadata() を直接ダウンキャスト
fn metadata_internal(&self) -> Result<FsMetadata, String> {
    self.io.as_ref()
        .ok_or_else(|| "FileHandleBox not open".to_string())?
        .as_any()
        .downcast_ref::<Ring0FsFileIo>()
        .ok_or_else(|| "FileIo is not Ring0FsFileIo".to_string())?
        .metadata()  // Ring0FsFileIo 専用メソッド
}

問題点:

• Ring0FsFileIo 依存（downcast 必要）
• FileIo trait を経由していない
• NoFsFileIo では動作しない

After Phase 114

// FileIo::stat() を使用（trait 経由）
fn metadata_internal(&self) -> Result<FileStat, String> {
    let io = self.io.as_ref()
        .ok_or_else(|| "FileHandleBox is not open".to_string())?;

    io.stat()  // FileIo trait 経由
        .map_err(|e| format!("Metadata failed: {}", e))
}

// 他のメソッドも metadata_internal() の上に統一
fn size(&self) -> Result<u64, String> {
    self.metadata_internal().map(|meta| meta.size)
}

fn is_file(&self) -> Result<bool, String> {
    self.metadata_internal().map(|meta| meta.is_file)
}

fn is_dir(&self) -> Result<bool, String> {
    self.metadata_internal().map(|meta| meta.is_dir)
}

改善点:

• FileIo trait 経由で統一
• downcast 不要
• NoFsFileIo でも正しくエラーを返す

Profile 別動作

Default プロファイル（Ring0FsFileIo）

メソッド	動作
exists()	ファイルが存在すれば true、存在しないか path 未設定なら false
stat()	FileStat { is_file, is_dir, size } を返す。path 未設定なら Err
canonicalize()	絶対パスを返す。path 未設定なら Err

NoFs プロファイル（NoFsFileIo）

メソッド	動作
exists()	常に false
stat()	Err(FileError::Unsupported("..."))
canonicalize()	Err(FileError::Unsupported("..."))

テスト結果

Ring0FsFileIo テスト（Default プロファイル）

✅ test_ring0_fs_fileio_stat_default_profile
✅ test_ring0_fs_fileio_exists_default_profile
✅ test_ring0_fs_fileio_canonicalize_default_profile
✅ test_ring0_fs_fileio_stat_without_open
✅ test_ring0_fs_fileio_canonicalize_without_open

NoFsFileIo テスト

✅ test_nofs_fileio_exists (常に false)
✅ test_nofs_fileio_stat_error (Unsupported エラー)
✅ test_nofs_fileio_canonicalize_error (Unsupported エラー)

FileHandleBox テスト

✅ test_filehandlebox_metadata_internal_default (stat() 経由で FileStat 取得)
✅ test_filehandlebox_metadata_internal_not_open (エラー確認)
✅ test_filehandlebox_ny_size_uses_stat (ny_size() が stat() 経由)
✅ test_filehandlebox_exists_uses_fileio (exists() が FileIo::exists() 経由)
✅ test_filehandlebox_is_file_is_dir_via_stat (is_file/is_dir が stat() 経由)

実装成果

統計

• 修正ファイル: 4ファイル
  • src/boxes/file/provider.rs
  • src/providers/ring1/file/ring0_fs_fileio.rs
  • src/providers/ring1/file/nofs_fileio.rs
  • src/boxes/file/handle_box.rs
  • src/providers/ring1/file/core_ro.rs
• 追加行: 約 +150 行
• 削除行: 約 -20 行
• 新規テスト: 11個

技術的成果

1. FileIo trait 拡張: exists/stat/canonicalize 正式追加
2. 統一設計: FileHandleBox 内部が metadata_internal() に統一
3. Profile 対応: Default/NoFs 両プロファイルで正しく動作
4. 後方互換性: .hako 側 API は変更なし（内部実装のみ統一）

次のステップ

• Phase 115: PathBox 実装（パス操作専用Box）
• Phase 116: ディレクトリ操作（mkdir/rmdir/readdir）

関連ドキュメント

• core_boxes_design.md - FileHandleBox 設計
• ring0-inventory.md - Ring0 機能一覧
• Phase 113 実装 - Nyash API 公開